不同密度混交林条件下杉木生长差异分析

杜欣蓉，王芝悦，万志兵*，鲍学峰，孙国胜

(1.黄山学院生命与环境科学学院，安徽 黄山 245041；2.青阳县酉华林场，安徽 池州 242804；3.屯溪区林业局，安徽 黄山 245041)

杉木（Cunninghamia lanceolata）属柏科，高大乔木，因树形高大挺拔、干形通直、树冠飘逸、树枝平整舒展而得名[1]。杉木是我国亚热带地区主要栽培树种之一，是特有的速生丰产树种，在我国栽植面积较大，特别是南方地区分布广泛，具有速生性、品质高、用途广、产量高、更新能力强等特点，经济价值高[2]。在传统集约经营模式下，杉木人工林先后出现了生态系统结构简单、水土流失、生物多样性下降等问题；杉木纯林连栽会导致土壤酶活性、土壤地力的降低，影响林地生物多样性，对土地生产力的持续与增长造成巨大影响[3]。

营造杉木混交林，采用近自然森林经营，可以有效改善立地生态环境，在维持人工林的长期生产力和维护土壤肥力方面有着十分重要的作用[4]。营建混交林，可以有效调整林分树种结构，保持林分内杉木人工林持续丰产，增强林分抗逆性，提高抵御自然灾害能力，是克服杉木人工林地力衰退的有效途径[5]。枫香（Liquidambar formosana）是我国亚热带地区优良速生落叶阔叶树种，适应性强，无严重的病虫害，落叶丰富，改土效果好[6]。吕明等[7]研究表明，杉木与枫香混交，杉木可以有效抑制枫香的侧枝生长，从而促进枫香高生长；杉木幼龄期生长速度慢、较喜阴，枫香长高可以为杉木提供遮阴。钱国钦等[8]研究表明，枫香与杉木混交能够有效改善林分的光照强度、温度及湿度等小气候环境；改善立地条件，为林木生长创造一个良好的生态环境；混交林林内枯落物多，能够形成良好腐殖质层，可有效促进微生物活动，加速有机物的分解和养分累积，从而改善土壤条件，提高土壤肥力。邱章忠等[9]研究表明，营造杉木枫香混交林可改善土壤理化性质，提高土壤酶活性，促进土壤微生物活动，提高土壤保肥性和缓冲性。郭家欢等[10]研究表明，营造混交林可增强土壤持水能力、通气性及养分总量和有效性，对于土壤养分循环和生态系统功能具有积极影响，有助于推动森林可持续健康发展。综上研究可知，营造杉木、枫香混交林可有效改善目前杉木人工林中出现的问题，是实现可持续发展、提高林分质量、改善立地条件、提高和保持生产率与生产质量的有效方法之一。

本研究以安徽青阳国有酉华林场的杉木、枫香混交林为研究对象，开展不同密度混交林下杉木生长量调查对比与分析，以期获得最适杉木生长的林分密度，为促进杉木人工林的可持续发展提供理论参考。

1 试验地概况

试验地位于安徽省青阳县东部国有酉华林场南部草鞋岭工区。该地属于亚热带季风气候区，四季分明，气候温暖湿润，年平均气温16.5 ℃；降水量充足，年平均降水量1 400～2 000 mm；光照充足，年日照率45%；无霜期长，年平均无霜期220 d。山场属低山，坡向为东，地势较陡，坡度在20°～36°，土壤属石灰岩分化的山地黄壤，土层厚度65 cm。试验地于2002 年造林，2017 年抚育间伐、补植，主要树种为 杉 木 （Cunninghamia lanceolata）、 枫 香（Liquidambar formosana）、朴树（Celtis sinensis），杉木、枫香为人工造林，朴树、苦楝（Melia azedarach）、红椿（Toona ciliate）、野桑（Morus alba）、黄檀（Dalbergia hupeana）、檫木（Sassafras tzumu）、构树（Broussonetia papyrifera）为天然次生林；灌木多杂竹、云实（Caesalpinia decapetala）、雀梅（Sageretia thea）、悬钩子（Rubus idaeus）等；草本多五节芒（Miscanthus floridulus）、苔草（Carex tristachya）、蜈蚣草（Eremochloa ciliaris）等。

2 材料与方法

2.1 试验设计

样地设置在林场南部草鞋岭工区，混交林由杉木、枫香、朴树、苦楝、红椿等树种组成，林龄20 年。根据2017 年间伐补植情况，对混交林内杉木设置4个不同密度处理，分别为：处理1（5 100 株/hm2）、处理2（3 075 株/hm2）、处理3（1 800 株/hm2）、处理4（1 350 株/hm2）。对4 种密度进行抽样调查，每种密度3 个重复，共12 个样地，样地大小为400 m2（20 m×20 m）。样地海拔100～300 m，土壤类型为山地黄壤，坡位为中下坡，坡向为东北半阳坡。

2.2 调查内容与方法

对样地内所有胸径≥5 cm 的乔木进行每木检尺，实测胸径、树高、冠幅、枝下高等指标，计算林分平均胸径、平均树高、平均冠幅、平均枝下高并对比分析。同时，在各样地内分别选取3～5 株优势木，测定优势木平均高，单株材积采用部颁杉木二元立木材积公式进行计算。

式中：V-单株材积；D-胸径；H-树高

径阶材积和每公顷材积：用杉木二元立木材积表经验式，求出各径阶单株材积（Vi）后乘以各径阶株数（Ni），即为各径阶材积，将各径阶材积加总求和得样地蓄积量（M地），最后换算为每公顷蓄积量（M）。

每公顷蓄积量：M=M地/0.04

式中：V-各径阶单株材积；Ni-各径阶株数；M地-样地蓄积量；M-每公顷蓄积量

2.3 数据分析

运用Excel 软件对数据进行整理和图表制作，采用SPSS Statistics21.0 软件进行方差分析。

3 结果与分析

3.1 不同密度混交林条件下杉木胸径生长差异分析

由表1 可知，杉木平均胸径随着林分密度的减小而不断增大。其中，处理4 杉木平均胸径最大，处理1 杉木平均胸径最小。处理4 杉木的平均胸径与处理1、处理2、处理3 的密度条件相比，相对增长量分别为33.79%、14.37%、10.17%。方差分析结果表明，不同密度混交林条件下杉木平均胸径差异达显著水平（P＜0.05）。这表明不同密度处理对杉木胸径生长具有明显影响。

表1 不同密度条件下杉木生长性状分析

3.2 不同密度混交林条件下杉木树高生长差异分析

由表1 可知，平均树高随着林分密度的减小而增大，但差异不大。处理4 杉木平均树高最大，与处理1、处理2、处理3 相比，相对增长量分别为10.16%、9.40%、8.77%。方差分析表明，不同密度混交林条件下杉木平均树高差异水平不显著（P＞0.05）。这说明不同密度处理对杉木树高生长影响不明显。

3.3 不同密度混交林条件下杉木冠幅生长差异分析

由表1 可知，处理4 杉木平均南北冠幅最大，处理2 杉木平均南北冠幅最小，且处理4 的南北冠幅与处理1、处理2、处理3 的相比，相对增长量分别为12.38%、14.87%、6.45%。杉木平均东西冠幅随着造林密度的减小而增大。处理4 杉木平均东西冠幅最大，且与处理1、处理2、处理3 的密度条件相比，相对增长量分别为36.86%、28.94%、17.94%。方差分析结果表明，杉木枫香混交林不同密度条件下杉木平均南北冠幅、平均东西冠幅差异均达显著水平（P＜0.05）。这说明不同密度处理对杉木冠幅生长具有明显影响。

3.4 不同密度混交林条件下杉木枝下高生长差异分析

由表1 可知，杉木平均枝下高整体随着造林密度的减小而降低。处理1 的杉木平均枝下高最大，与处理2、处理3、处理4 的相比，相对增长量分别为4.81%、3.16%、19.15%。处理2 的杉木平均枝下高小于处理3 的，但两者之间差异不大。这可能是受到人为活动、林下植物等其他外界因素的影响。方差分析结果表明，不同密度混交林条件下杉木平均枝下高差异水平不显著（P＞0.05）。这说明不同密度处理对于杉木枝下高生长不具有明显影响。

3.5 不同密度混交林条件下杉木平均单株材积生长差异分析

由表2 可知，杉木平均单株材积随着密度的减小而增大。处理4 杉木平均单株材积最大，与处理1、处理2、处理3 的相比，相对增长量分别为100%、66.67%、42.86%。方差分析结果表明，不同密度混交林条件下杉木平均单株材积差异达显著水平（P＜0.05）。这说明不同密度处理对于杉木单株材积生长具有明显影响。

表2 不同密度条件杉木蓄积量差异分析

3.6 不同密度混交林条件下杉木蓄积量生长差异分析

由表2 可知，在处理1 的密度条件下单位面积杉木蓄积量最大，处理3 的密度条件下最小。处理1 的杉木单位面积蓄积量与处理2、处理3、处理4 的相比，相对增长量分别为22.44%、89.37%、77.43%，单位面积蓄积量整体上随着密度的减小而降低。方差分析结果表明，不同密度混交林条件下单位面积杉木蓄积量差异达显著水平（P＜0.05）。这说明不同密度处理对于单位面积杉木蓄积量生长具有明显影响。

4 结论与讨论

（1）本试验结果表明，4 种不同密度处理下杉木的胸径、南北冠幅、东西冠幅、单株材积、单位面积蓄积量差异明显，说明不同造林密度对混交林中杉木生长具有显著影响。这与前人研究结果一致[11-14]。

（2）本试验中，4 种不同密度处理对杉木枝下高造成影响不明显。原因在于枝下高最易受到外界环境影响，如人工抚育间伐强度、林内天然次生树种等因素均可对枝下高造成一定影响。

（3）本试验中，处理4 杉木平均胸径为15.60 cm、平均树高为9.43 m、平均单株材积为0.10 m3，在4 个处理中表现最优，最适合培育杉木大径材。

（4）杉木喜光，生长需要良好的光照条件；怕旱，需要充分的水分和养分。造林密度越低，林木间距越大，单株林木获得的光照、养分、水分、生长空间等生长条件均优于高密度林分，从而个体竞争小，林木生长良好，生长量增加。